薄膜太阳能电池中TCO薄膜的绒面结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种薄膜太阳能电池中TCO薄膜的绒面结构，首先在玻璃基片上沉积第一层TCO薄膜，通过对第一层TCO薄膜表面进行处理，在第一层TCO薄膜表面形成较大尺寸的绒面，在绒面结构上继续沉积同一种TCO薄膜，形成第二层TCO薄膜，通过调整沉积过程的参数，或在第沉积完成后进行第二次表面处理，在大绒面上形成小尺寸的绒面结构。它的效果体现在：对于同一种TCO薄膜进行两次沉积，形成双重绒面结构可以增强陷光效果，对不同波段的光形成散射。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

薄膜太阳能电池中TCO薄膜的绒面结构
本技术属于透明导电氧化物薄膜
，具体涉及一种薄膜太阳能电池中同一种TCO薄膜的双重绒面结构。
技术介绍
透明导电氧化物(Transparent conductive oxides-TCO)薄膜指对可见光(入= 380 800nm)的平均透过率高(T彡80% )，低电阻率(P ( 10-3)的氧化物薄膜，目前广泛应用于硅基系列薄膜电池、碲化镉系列薄膜电池、铜铟镓硒系列薄膜电池或有机材料薄膜电池。TCO薄膜的陷光作用对器件性能非常重要，陷光结构的应用可以有效增强本征层的光学吸收，提高短路电流密度，从而提高电池效率。通常制备绒面结构前电极可实现陷光作用。目前制备薄膜太阳能电池TCO薄膜的工艺中，磁控溅射技术应用最为广泛。但是磁控溅射技术获得的TCO薄膜表面平整，晶粒较小，难以形成良好的光散射作用。TCO薄膜已经在硅基系列薄膜电池、碲化镉系列薄膜电池、铜铟镓硒系列薄膜电池、HIT电池或有机材料薄膜电池中获得了广泛的应用，它的一项重要指标是在保持高的导电率和透光率的前提下，具有高的光散射能力、延长光在本征层中的光程，提高电池对光的吸收。表面绒面结构对不同波段范围的光的散射能力强烈的依赖于其所具有的特征尺寸，如具有较小特征尺寸的表面绒面织构主要对波长较短的光有较强的光散射作用，而具有较大特征尺寸的表面绒面织构主要对波长较长的光有较强的光散射作用，而如果能实现先在TCO薄膜表面沉积较大尺寸的整体绒面，再在大尺寸的绒面基础上沉积具有较小特征尺寸的绒面结构，就能够拓宽散射光的范围，提高太阳能电池的光电转换效率。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种薄膜太阳能电池中TCO薄膜的双重绒面结构，扩宽散射光波长的范围，提高对太阳光的利用。本技术的技术方案为一种薄膜太阳能电池中TCO薄膜的绒面结构，包括基片，在基片上或者在包含基片的复合层上，沉积第一层带凹坑形绒面织构的TCO薄膜，在该第一层TCO薄膜上制备第二层带凹坑形绒面织构的TCO薄膜，其中第一层TCO薄膜的凹坑尺寸为第二层TCO薄膜的凹坑尺寸的I. 5 9倍。第一层TCO薄膜即第一层带凹坑形绒面织构的TCO薄膜，第二层TCO薄膜即第二层同一种带凹坑形绒面织构的TCO薄膜。第一层TCO薄膜为绒面特征尺寸为500nm 900nm的TCO薄膜；第二层TCO薄膜为绒面特征尺寸为IOOnm 400nm的TCO薄膜。在所述第二层TCO薄膜上表面，依次沉积硅薄膜光电转换层、背电极透明导电膜和背反射层，并在各层外侧面铺设PVB封装材料，背反射层外侧铺设背板，组装成电池组件。或者在基片上依次沉积背电极、CIGS吸收层、缓冲层、窗口层，形成包含基片的复合层， 在该复合层的窗口层上沉积所述第一层(大尺寸结构特征的)TCO薄膜和第二层(小尺寸结构特征的TC0)薄膜，通过电极焊接、引线封装工艺获得薄膜电池。本技术的优点1、本技术中双重绒面结构的TCO薄膜，其大尺寸特征绒面结构，可以通过改变刻蚀的种类、刻蚀过程的工艺参数(例如等离子的功率，等离子的浓度、种类，或刻蚀溶液的种类、浓度、温度、刻蚀时间、衬底运动速度等)进行调节，小尺寸特征绒面结构可以改变通过沉积过程的参数(例如气体流量、气体比例、板间距、功率等)进行调节，方便灵活。2、本技术的双重绒面结构，对同一种TCO薄膜分两步沉积，有利于减少晶格失配，扩大散射光波长的范围，提高太阳能电池的光电转换效率。3、本技术无论是沉积参数还是刻蚀工艺的参数均可以在较大的范围内进行调节，实现与不同种类薄膜太阳能电池相应范围的匹配。附图说明图I是在硅基薄膜太阳能电池中的应用示意图；图2是在CIGS太阳能电池中的应用示意图；图3是图I的A部放大结构示意图；图4是图2的B部放大结构示意图。图I中标号I为玻璃基片，2为第一层(大结构尺寸特征的)TCO薄膜，3为第二层 (小尺寸结构特征的)TCO薄膜，4为硅薄膜光电转换层，5为背电极透明导电膜，6为背反射层。图2中标号7为非玻璃基片(不锈钢、有机或其他材料)，8为背电极，9为CIGS吸收层，10为缓冲层，11为窗口层。具体实施方式实施例I、一种薄膜太阳能电池中TCO薄膜的绒面结构，电池结构见图1，依次包括玻璃基片I，第一层TCO薄膜2，第二层TCO薄膜3，硅薄膜光电转换层4，背电极透明导电膜5,背反射层6。所述第一层和第二层TCO薄膜为氧化锌(ZnO)薄膜，硼(B)掺杂的ZnO薄膜，铝 (Al)掺杂的ZnO薄膜，镓(Ga)掺杂的ZnO薄膜以及其他金属元素掺杂的ZnO薄膜，也可以是金属元素掺杂的氧化锡薄膜。参见图3，对玻璃基片1，第一层TCO薄膜2和第二层TCO薄膜的工艺过程如下①首先将玻璃基片I送入玻璃清洗机进行清洗，然后将玻璃基片送入磁控溅射台，镀膜室的本底真空度达到2X10-4Pa，在O. 3Pa的高纯氩气环境下，基片温度为150°C， 采用磁控溅射法在玻璃基片上沉积第一层TCO薄膜2 ；②将制备好的第一层TCO薄膜I进行湿法刻蚀，形成大尺寸绒面结构。采用稀盐酸为刻蚀溶液，浓度O. 5%、温度20°C、刻蚀时间50s获得800nm较大特征尺寸凹坑形的绒面织构的TCO薄膜，可见光透过率大于80%，方阻为10Ω/平方；③在此绒面织构的第一层TCO薄膜表面，采用磁控溅射技术制备同一种ISOnm左右特征尺寸的TCO薄膜，形成第二层TCO薄膜3，从而形成同一种TCO薄膜具有双重绒面结构，提高了散射光的波长范围；④在此双结构的绒面织构透明前电极上，依次沉积硅薄膜光电转换层4(包括叠4层)、背电极透明导电膜5、背反射层6，然后铺设PVB封装材料和背板，通过层压工艺封装成电池组件。实施例2、一种薄膜太阳能电池中TCO薄膜的绒面制备方法，制作CIGS薄膜太阳能电池，电池结构见图2和图4，依次包括不锈钢材质的基片7，背电极8，CIGS吸收层9，缓冲层10，窗口层11，第一层大尺寸结构的TCO薄膜2和第二层小结构尺寸特征的TCO薄膜3。权利要求1.一种薄膜太阳能电池中TCO薄膜的绒面结构，包括基片，其特征在于，在基片上或者在包含基片的复合层上，沉积第一层带凹坑形绒面织构的TCO薄膜，在该第一层TCO薄膜上制备第二层带凹坑形绒面织构的TCO薄膜，其中第一层TCO薄膜和第二层TCO薄膜为同一种TCO薄膜；第一层TCO薄膜的凹坑尺寸为第二层TCO薄膜的凹坑尺寸的I. 5 9倍。2.根据权利要求I所述的薄膜太阳能电池中TCO薄膜的绒面结构，其特征在于，第一层TCO薄膜为绒面特征尺寸500nm 900nm的凹坑形绒面织构的TCO薄膜；第二层TCO薄膜为绒面特征尺寸IOOnm 400nm的凹坑形绒面织构的TCO薄膜。3.根据权利要求2所述的薄膜太阳能电池中TCO薄膜的绒面结构，其特征在于，在所述第二层TCO薄膜上表面，依次沉积硅薄膜光电转换层、背电极透明导电膜和背反射层，并在各层外侧面铺设PVB封装材料，背反射层外侧铺设背板，组装成电池组件。4.根据权利要求I所述的薄膜太阳能电池中TCO薄膜的绒面结构，其特征在于，所述包含基片的复合层是在基片上依次沉积背电极、CIGS吸收层、缓冲层、窗口层组成的复合层， 在该复合层的窗口层上沉积所述第一层TCO薄膜和第二层TC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜太阳能电池中TCO薄膜的绒面结构，包括基片，其特征在于，在基片上或者在包含基片的复合层上，沉积第一层带凹坑形绒面织构的TCO薄膜，在该第一层TCO薄膜上制备第二层带凹坑形绒面织构的TCO薄膜，其中第一层TCO薄膜和第二层TCO薄膜为同一种TCO薄膜；第一层TCO薄膜的凹坑尺寸为第二层TCO薄膜的凹坑尺寸的1.5～9倍。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭春超，赵跃林，林果，
申请(专利权)人：许昌天地和光能源有限公司，
类型：实用新型
国别省市：